JP2014211342A - Pressure sensor - Google Patents

Pressure sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2014211342A
JP2014211342A JP2013087163A JP2013087163A JP2014211342A JP 2014211342 A JP2014211342 A JP 2014211342A JP 2013087163 A JP2013087163 A JP 2013087163A JP 2013087163 A JP2013087163 A JP 2013087163A JP 2014211342 A JP2014211342 A JP 2014211342A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vibrator
pressure sensor
strain
height
flange
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013087163A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
謙次 藤井
Kenji Fujii
謙次 藤井
基樹 緒方
Motoki Ogata
基樹 緒方
敦雄 竹川
Atsuo Takekawa
敦雄 竹川
松浦 昭
Akira Matsuura
昭 松浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2013087163A priority Critical patent/JP2014211342A/en
Publication of JP2014211342A publication Critical patent/JP2014211342A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure sensor for reducing a transmitted strain when the pressure sensor is attached to a fitting member and having an improved accuracy of pressure detection.SOLUTION: In order to achieve the above objective, the present invention is configured to have a cylindrical container 33 having a bottom face 31 and a side face 32 extending in the height direction, and a strain detection element 37 provided on the bottom face 31 or the side face 32. The container 33 has an engagement part 35 provided on the opposite side to the bottom face 31 and a flange 38 provided between the engagement part 35 and the strain detection element 37. The flange 38 has a first portion 39 in contact with the side face 32 and a second portion 40 located on the outside of the first portion 39, a first height from the bottom face 31 to the first portion 39 being higher than a second height from the bottom face 31 to the second portion 40.

Description

本発明は、各種制御機器や自動車エンジン制御、サスペンション制御などに使用される圧力センサに関する。   The present invention relates to a pressure sensor used for various control devices, automobile engine control, suspension control, and the like.

従来のこの種の圧力センサは、図6〜図8に示すように構成されていた。   Conventional pressure sensors of this type are configured as shown in FIGS.

以下、従来の圧力センサについて、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a conventional pressure sensor will be described with reference to the drawings.

図6は従来の圧力センサの斜視図、図7は従来の圧力センサの側断面図、図8は従来の圧力センサの上面図である。   6 is a perspective view of a conventional pressure sensor, FIG. 7 is a side sectional view of the conventional pressure sensor, and FIG. 8 is a top view of the conventional pressure sensor.

図6〜図8に示すように、従来の圧力センサはSUS630からなる容器1を有している。この容器1は、中空孔2を内側に設けた筒部3と、この筒部3における中空孔2の上部を閉塞する平板部4とを設けている。また、容器1における筒部3には外方へ突出するようにフランジ5を設けており、さらにこのフランジ5の略中央には全周にわたって切欠6を設けている。容器1の上面に歪検出素子7が貼着され、平板部4の上方に位置して両持梁からなる第1の振動子8を設けている。そして、第1の振動子8の上面には、Pt、PZT、Auを積層して構成された第1の駆動部9及び第1の検出部10を設けている。また、歪検出素子7には、筒部3の上方に位置して、両持梁からなる第2の振動子11を設けている。そして、第2の振動子11の上面には、Pt、PZT、Auを積層して構成された第2の駆動部12及び第2の検出部13を設けている。そしてまた、歪検出素子7には、Auからなる配線パターン14を設けており、この配線パターン14は第1の振動子8における第1の駆動部9及び第1の検出部10、さらには、第2の振動子11における第2の駆動部12及び第2の検出部13に電気的に接続されている。また、歪検出素子7にはICからなる処理回路15を設けており、この処理回路15は配線パターン14を介して第1の振動子8における第1の駆動部9及び第2の振動子11における第2の駆動部12に駆動信号を入力して、第1の振動子8及び第2の振動子11を振動駆動するとともに、第1の振動子8における第1の検出部10及び第2の振動子11における第2の検出部13からの出力信号を処理することにより、第1の振動子8及び第2の振動子11の固有振動数を検出している。   As shown in FIGS. 6 to 8, the conventional pressure sensor has a container 1 made of SUS630. The container 1 is provided with a cylindrical portion 3 provided with a hollow hole 2 inside, and a flat plate portion 4 that closes an upper portion of the hollow hole 2 in the cylindrical portion 3. Further, a flange 5 is provided on the cylindrical portion 3 of the container 1 so as to protrude outward, and a notch 6 is provided at substantially the center of the flange 5 over the entire circumference. A strain detecting element 7 is adhered to the upper surface of the container 1, and a first vibrator 8 made of a both-end supported beam is provided above the flat plate portion 4. On the top surface of the first vibrator 8, a first drive unit 9 and a first detection unit 10 configured by stacking Pt, PZT, and Au are provided. Further, the strain detecting element 7 is provided with a second vibrator 11 which is located above the cylindrical portion 3 and is formed of a both-end supported beam. On the upper surface of the second vibrator 11, a second driving unit 12 and a second detection unit 13 configured by stacking Pt, PZT, and Au are provided. In addition, the strain detection element 7 is provided with a wiring pattern 14 made of Au. The wiring pattern 14 includes the first drive unit 9 and the first detection unit 10 in the first vibrator 8, and The second vibrator 11 is electrically connected to the second drive unit 12 and the second detection unit 13. The strain detection element 7 is provided with a processing circuit 15 made of an IC. The processing circuit 15 is connected to the first drive unit 9 and the second vibrator 11 in the first vibrator 8 via the wiring pattern 14. A drive signal is input to the second drive unit 12 in FIG. 5 to drive the first vibrator 8 and the second vibrator 11 in vibration, and the first detection unit 10 and the second vibrator in the first vibrator 8. The natural frequency of the first vibrator 8 and the second vibrator 11 is detected by processing the output signal from the second detector 13 in the vibrator 11.

このような従来の圧力センサにおいて、取り付け部材に取着するときに生じる歪が歪検出素子に伝達することにより歪み検出精度が低下するという課題が有った。これに対し、従来の圧力センサ20は図9に示すように、平板部24に第1の振動子8と第2の振動子11を備えた容器21における筒部23から外方へ向かって突出するようにフランジ25を設けるとともに、このフランジ25に全周にわたって溝26を設けている。この構成によれば、筒部23から外方へ向かって突出するようにフランジ25を設けるとともに、このフランジ25に溝26を設けたため、圧力センサを相手側取付け部材28に取着する際に生じる応力が第1の振動子8及び第2の振動子11に伝達されることを防止できることとなり、これにより、中空孔22に充填された被検出液体29の圧力のみを第1の振動子8により検出する構成としている。そしてまた、フランジ25に段差部27を設けたため、段差部27の端部18と溝26の頂点19を中心に2段階にフランジが変形することとなり、その結果、圧力センサを相手側取付け部材28に取着する際に生じる応力をさらに吸収するから、中空孔22に充填された被検出液体29の圧力のみを第1の振動子8により検出する構成としている(特許文献1)。   In such a conventional pressure sensor, there is a problem that the strain detection accuracy is lowered by transmitting the strain generated when attached to the mounting member to the strain detection element. On the other hand, as shown in FIG. 9, the conventional pressure sensor 20 protrudes outward from the cylindrical portion 23 in the container 21 having the flat plate portion 24 provided with the first vibrator 8 and the second vibrator 11. In addition, a flange 25 is provided, and a groove 26 is provided in the flange 25 over the entire circumference. According to this configuration, the flange 25 is provided so as to protrude outward from the cylindrical portion 23, and the groove 26 is provided in the flange 25, so that it occurs when the pressure sensor is attached to the mating attachment member 28. It is possible to prevent the stress from being transmitted to the first vibrator 8 and the second vibrator 11, so that only the pressure of the liquid 29 to be detected filled in the hollow hole 22 is caused by the first vibrator 8. It is configured to detect. In addition, since the stepped portion 27 is provided in the flange 25, the flange is deformed in two steps around the end portion 18 of the stepped portion 27 and the apex 19 of the groove 26. As a result, the pressure sensor is attached to the counterpart mounting member 28. In order to further absorb the stress generated when attaching to the hollow member 22, only the pressure of the liquid 29 to be detected filled in the hollow hole 22 is detected by the first vibrator 8 (Patent Document 1).

特開2012−118057号公報JP 2012-118057 A

しかしながら、特許文献1に示される上記従来の構成の圧力センサはフランジや段差部を設けることによって圧力センサを取付け部材に取着する際に生じる応力を吸収する構成としていたが、十分に応力を吸収することが出来ず、圧力センサを取付け部材に取着することにより応力が発生し、歪検出素子に歪みが伝達していた。   However, the pressure sensor having the above-described conventional configuration disclosed in Patent Document 1 is configured to absorb the stress generated when the pressure sensor is attached to the mounting member by providing a flange or a stepped portion. However, stress is generated by attaching the pressure sensor to the mounting member, and the strain is transmitted to the strain detecting element.

そこで、本発明は取付け部材に圧力センサを取着する際の伝達歪みをさらに低減し、圧力の検出精度を向上した圧力センサを提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a pressure sensor that further reduces transmission distortion when a pressure sensor is attached to a mounting member, and improves pressure detection accuracy.

上記課題を解決するために本発明は、底面と高さ方向に延在した側面を有する筒状の容器と、前記底面または前記側面に設けられた歪検出素子を有し、前記容器は、前記底面の反対側に設けられた嵌合部と、前記嵌合部と前記歪検出素子との間に設けられたフランジを有し、前記フランジは前記側面と接する第1の部分と前記第1の部分より外側に位置する第2の部分を有し、前記底面から前記第1の部分までの第1の高さは前記底面から前記第2の部分までの第2の高さよりも高い構成とした。   In order to solve the above problems, the present invention has a cylindrical container having a bottom surface and a side surface extending in the height direction, and a strain detection element provided on the bottom surface or the side surface, A fitting portion provided on the opposite side of the bottom surface; and a flange provided between the fitting portion and the strain detection element, wherein the flange is in contact with the first portion and the first portion. A second portion located outside the portion, wherein a first height from the bottom surface to the first portion is higher than a second height from the bottom surface to the second portion. .

上記構成により本発明は、容器の底面からフランジの第1の部分までの高さを容器の底面からフランジの第2の部分までの高さよりも高くしたことにより、圧力センサを取り付け部材に取着する際に歪検出素子に伝達する歪みを低減することが出来るため、圧力センサの検出精度を向上することが出来る。   With the above configuration, the present invention attaches the pressure sensor to the mounting member by making the height from the bottom surface of the container to the first portion of the flange higher than the height from the bottom surface of the container to the second portion of the flange. Since the strain transmitted to the strain detection element can be reduced, the detection accuracy of the pressure sensor can be improved.

本発明の一実施の形態の圧力センサの斜視図The perspective view of the pressure sensor of one embodiment of the present invention 同圧力センサの側断面図Side sectional view of the same pressure sensor 同圧力センサの側面図Side view of the pressure sensor (a)同圧力センサの圧入時の側断面図、(b)同圧力センサの圧入後の側断面図(A) Side sectional view at the time of press-fitting of the same pressure sensor, (b) Side sectional view after press-fitting of the same pressure sensor. 同圧力センサの斜視図Perspective view of the same pressure sensor 従来の圧力センサの斜視図A perspective view of a conventional pressure sensor 従来の圧力センサの側断面図Side sectional view of a conventional pressure sensor 従来の圧力センサの上面図Top view of conventional pressure sensor 従来の圧力センサの側断面図Side sectional view of a conventional pressure sensor

本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明の一実施の形態において、同じ構成を示すものには同じ符号を付してある。   An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the embodiment of the present invention, components having the same configuration are denoted by the same reference numerals.

図1は、本発明の一実施の形態の圧力センサ30の斜視図、図2は同圧力センサ30の側断面図、図3は同圧力センサ30の側面図である。   FIG. 1 is a perspective view of a pressure sensor 30 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side sectional view of the pressure sensor 30, and FIG. 3 is a side view of the pressure sensor 30.

図1、図2、図3に示すように、本発明の一実施の形態の圧力センサ30は金属やプラスチック等の材料からなり、底面31と高さ方向(Y軸方向)に延在した側面32を有した容器33が設けられている。容器33は、側面32にY軸方向と略直交した方向(X軸方向)の厚みが側面32よりも厚い厚肉部34が設けられ、厚肉部34の一部にはY軸方向に延在した平坦部36が設けられ、平坦部36には容器33に生じた歪みを検出する歪検出素子37が設けられている。容器33は、底面31の反対側に嵌合部35を有し、嵌合部35と歪検出素子37との間にフランジ38が設けられており、フランジ38は側面32と接した第1の部分39と、第1の部分39よりもX軸方向に外側に位置する第2の部分40と、第2の部分40よりもX軸方向に外側に位置する第3の部分41を有しており、底面から第1の部分39までの第1の高さL1は底面31から第2の部分40までの第2の高さL2よりも高く、底面31から第2の部分40までの第2の高さL2は底面31から第3の部分41までの第3の高さL3よりも低くなっている。   As shown in FIGS. 1, 2, and 3, a pressure sensor 30 according to an embodiment of the present invention is made of a material such as metal or plastic, and has a bottom surface 31 and a side surface extending in the height direction (Y-axis direction). A container 33 having 32 is provided. The container 33 is provided with a thick portion 34 on the side surface 32 that is thicker than the side surface 32 in the direction substantially orthogonal to the Y-axis direction (X-axis direction), and a part of the thick portion 34 extends in the Y-axis direction. An existing flat portion 36 is provided, and the flat portion 36 is provided with a strain detection element 37 that detects strain generated in the container 33. The container 33 has a fitting portion 35 on the opposite side of the bottom surface 31, and a flange 38 is provided between the fitting portion 35 and the strain detection element 37. The flange 38 is in contact with the side surface 32. A portion 39; a second portion 40 located outside the first portion 39 in the X-axis direction; and a third portion 41 located outside the second portion 40 in the X-axis direction. The first height L1 from the bottom surface to the first portion 39 is higher than the second height L2 from the bottom surface 31 to the second portion 40, and is the second height from the bottom surface 31 to the second portion 40. The height L <b> 2 is lower than the third height L <b> 3 from the bottom surface 31 to the third portion 41.

歪検出素子37は、X軸方向に延在した両持梁からなる第1の振動子42が設けられている。この第1の振動子42の上面には、Pt、PZT、Auを積層して構成された第1の駆動部43及び第1の検出部44が設けられている。また、歪検出素子37には両持梁からなる第2の振動子45がY軸方向に設けられており、第2の振動子45の上面には、Pt、PZT、Auを積層して構成された第2の駆動部46及び第2の検出部47が設けられている。そして、歪検出素子37には、Auからなる配線パターン48が設けられており、この配線パターン48は第1の振動子42における第1の駆動部43及び第1の検出部44、さらには、第2の振動子45における第2の駆動部46及び第2の検出部47に電気的に接続されている。また、歪検出素子37にはICからなる処理回路49を設けており、この処理回路49は配線パターン48を介して第1の振動子42における第1の駆動部43及び第2の振動子45における第2の駆動部46に駆動信号を入力して、第1の振動子42及び第2の振動子45を振動駆動するとともに、第1の振動子42における第1の検出部44及び第2の振動子45における第2の検出部47からの出力信号を処理することにより、第1の振動子42及び第2の振動子45の固有振動数を検出している。   The strain detecting element 37 is provided with a first vibrator 42 made of a both-end supported beam extending in the X-axis direction. A first drive unit 43 and a first detection unit 44 configured by stacking Pt, PZT, and Au are provided on the upper surface of the first vibrator 42. Further, the strain detecting element 37 is provided with a second vibrator 45 made of a both-end support beam in the Y-axis direction, and Pt, PZT, and Au are laminated on the upper surface of the second vibrator 45. A second drive unit 46 and a second detection unit 47 are provided. The strain detection element 37 is provided with a wiring pattern 48 made of Au. The wiring pattern 48 includes the first drive unit 43 and the first detection unit 44 in the first vibrator 42, and The second vibrator 45 is electrically connected to the second drive unit 46 and the second detection unit 47. The strain detection element 37 is provided with a processing circuit 49 made of an IC. The processing circuit 49 is connected to the first drive unit 43 and the second vibrator 45 in the first vibrator 42 via a wiring pattern 48. A drive signal is input to the second drive unit 46 in FIG. 6 to drive the first vibrator 42 and the second vibrator 45 in vibration, and the first detection unit 44 and the second vibrator 42 in the first vibrator 42. The natural frequency of the first vibrator 42 and the second vibrator 45 is detected by processing the output signal from the second detection unit 47 of the vibrator 45.

以上のように構成された本発明の実施の形態1における圧力センサ30について、次にその動作を説明する。   Next, the operation of the pressure sensor 30 according to the first embodiment of the present invention configured as described above will be described.

処理回路49から第1の振動子42における第1の駆動部43に、第1の振動子42の固有振動数faと略同一の周波数の交流電圧を印加するとともに、第2の振動子45における第2の駆動部46に、第2の振動子45の固有振動数fbと略同一の周波数の交流電圧を印加する。そうすると、第1の振動子42は固有振動数faで弦振動し、第2の振動子45は固有振動数fbで弦振動する。この状態において、第1の振動子42における第1の検出部44からの出力信号を処理回路49により処理すると振動数faが検出され、同様に、第2の振動子45における第2の検出部47からは振動数fbが検出される。   An alternating voltage having substantially the same frequency as the natural frequency fa of the first vibrator 42 is applied from the processing circuit 49 to the first drive unit 43 of the first vibrator 42, and in the second vibrator 45. An AC voltage having substantially the same frequency as the natural frequency fb of the second vibrator 45 is applied to the second driving unit 46. Then, the first vibrator 42 performs string vibration at the natural frequency fa, and the second vibrator 45 performs string vibration at the natural frequency fb. In this state, when the output signal from the first detection unit 44 in the first vibrator 42 is processed by the processing circuit 49, the frequency fa is detected. Similarly, the second detection unit in the second vibrator 45 is detected. From 47, the frequency fb is detected.

圧力センサ30はその内部に被検出液体を充填し、被検出液体の圧力が上昇すると外側に向かって容器33が歪む。このとき、歪検出素子37が設けられた平坦面36が外方へ膨らみ、歪検出素子37に引張荷重が作用する。これにより、歪検出素子37における第1の振動子42の振動数faは増加するため、第1の振動子42の第1の検出部44からの出力信号を処理回路49により処理することで、周波数の変化量として、容器33に充填された被検出液体の圧力を検出することができる。   The pressure sensor 30 is filled with the liquid to be detected, and when the pressure of the liquid to be detected rises, the container 33 is distorted toward the outside. At this time, the flat surface 36 provided with the strain detection element 37 bulges outward, and a tensile load acts on the strain detection element 37. Thereby, since the frequency fa of the first vibrator 42 in the strain detecting element 37 is increased, the processing circuit 49 processes the output signal from the first detection unit 44 of the first vibrator 42. As the amount of change in frequency, the pressure of the liquid to be detected filled in the container 33 can be detected.

また、第2の振動子45の振動数fbについても第1の振動子42と同様に、容器33の内部に充填された被検出液体の圧力が上昇したときに歪検出素子37に作用する引張荷重に従い、第2の振動子45の振動数fbが増加する。したがって、第2の振動子45の第2の検出部47からの出力信号を処理回路49により処理することにより、周波数の変化量として、容器33に充填された被検出液体の圧力を検出することができる。   Similarly to the first vibrator 42, the frequency fb of the second vibrator 45 is a tensile force that acts on the strain detection element 37 when the pressure of the liquid to be detected filled in the container 33 rises. The frequency fb of the second vibrator 45 increases according to the load. Therefore, by processing the output signal from the second detection unit 47 of the second vibrator 45 by the processing circuit 49, the pressure of the liquid to be detected filled in the container 33 is detected as the amount of change in frequency. Can do.

ここで、圧力センサ30の周囲の温度が変化して第1の振動子42の固有振動数が変化する場合を考えると、本発明の一実施の形態における圧力センサ30においては、第2の振動子45の固有振動数の変化を検出することにより、圧力センサ30の周囲の温度変化を検出することができる。このため、第1の振動子42から検出した圧力に応じた出力信号値から、温度変化により発生する出力信号の変動量を補正することができるという作用効果を有する。   Here, considering the case where the temperature around the pressure sensor 30 changes and the natural frequency of the first vibrator 42 changes, the pressure sensor 30 according to the embodiment of the present invention has the second vibration. By detecting a change in the natural frequency of the child 45, a temperature change around the pressure sensor 30 can be detected. For this reason, it has the effect of being able to correct | amend the variation | change_quantity of the output signal which generate | occur | produces with a temperature change from the output signal value according to the pressure detected from the 1st vibrator | oscillator 42. FIG.

次に、本発明の一実施の形態の圧力センサ30の組立方法とその効果を図面を用いて説明する。   Next, a method for assembling the pressure sensor 30 according to one embodiment of the present invention and the effects thereof will be described with reference to the drawings.

まず、容器33は、棒材(図示せず)を準備し、この棒材(図示せず)を切削することにより、容器33に中空孔及び平坦部36を形成する。   First, the container 33 prepares a bar (not shown) and cuts the bar (not shown) to form a hollow hole and a flat portion 36 in the container 33.

次に、歪検出素子37は、半導体基板(図示せず)の上面に、Auからなる配線パターン48を蒸着した後、第1の振動子42の第1の駆動部43、第1の検出部44及び第2の振動子45の第2の駆動部46、第2の検出部47を設ける箇所にPtを蒸着する。   Next, the strain detection element 37 deposits a wiring pattern 48 made of Au on the upper surface of a semiconductor substrate (not shown), and then the first drive unit 43 and the first detection unit of the first vibrator 42. 44 and Pt are vapor-deposited at locations where the second drive unit 46 and the second detection unit 47 of the second vibrator 45 are provided.

次に、Ptの上面にPZTを蒸着した後にAuを蒸着し、第1の振動子42の上面に第1の駆動部43及び第1の検出部44を形成すると同時に、第2の振動子45の上面に第2の駆動部46及び第2の検出部47を形成する。   Next, PZT is vapor-deposited on the upper surface of Pt, and then Au is vapor-deposited to form the first drive unit 43 and the first detection unit 44 on the upper surface of the first vibrator 42, and at the same time, the second vibrator 45. A second drive unit 46 and a second detection unit 47 are formed on the upper surface of the substrate.

次に、半導体基板(図示せず)の上面にICからなる処理回路49を載置して、処理回路49を第1の振動子42における第1の駆動部43、第1の検出部44及び第2の振動子45における第2の駆動部46及び第2の検出部47と配線パターン48により電気的に接続し、歪検出素子37を形成する。   Next, a processing circuit 49 made of an IC is placed on the upper surface of a semiconductor substrate (not shown), and the processing circuit 49 is placed in the first drive unit 43, the first detection unit 44, and the first vibrator 42. The strain detection element 37 is formed by electrically connecting the second drive unit 46 and the second detection unit 47 of the second vibrator 45 to the wiring pattern 48.

最後に、歪検出素子37を容器33における平坦部36に貼着することにより、圧力センサ30を形成する。   Finally, the pressure sensor 30 is formed by sticking the strain detection element 37 to the flat portion 36 of the container 33.

図4(a)、(b)は圧入のときに圧力センサ30にかかる応力を示している。図4(a)は圧入時の圧力センサ30の側断面図、図4(b)は圧入後の圧力センサの側断面図である。上記のようにして組み立てられた圧力センサ30は孔50が設けられた取付け部材51に圧入される。   4A and 4B show the stress applied to the pressure sensor 30 during press-fitting. 4A is a side sectional view of the pressure sensor 30 at the time of press-fitting, and FIG. 4B is a side sectional view of the pressure sensor after the press-fitting. The pressure sensor 30 assembled as described above is press-fitted into a mounting member 51 provided with a hole 50.

圧力センサ30は圧入時と圧入後で夫々、図4(a)、図4(b)に示すような応力Fが容器33にかかる。嵌合部35を孔50に圧入する圧力センサ30の圧入時には図4(a)で示すように、応力Fにより嵌合部35に対してY軸方向に応力f1がかかり、この応力f1がフランジ38を伝達し、側面32に対し外側に向かって応力f2が発生する。また、圧力センサ30を取付け部材51に圧入した後では、図4(b)に示すように、嵌合部35に対し取付け部材51から嵌合部35の内側に向かって応力f3がかかる。この応力f3がフランジ38を伝達し、側面32に対し外側に向かってかかる応力f4が発生する。   In the pressure sensor 30, stress F as shown in FIGS. 4A and 4B is applied to the container 33 during and after press-fitting. As shown in FIG. 4A, when the pressure sensor 30 for press-fitting the fitting portion 35 into the hole 50 is applied, a stress f1 is applied to the fitting portion 35 in the Y-axis direction by the stress F, and this stress f1 is applied to the flange. 38 is transmitted, and a stress f <b> 2 is generated outward with respect to the side surface 32. In addition, after the pressure sensor 30 is press-fitted into the mounting member 51, stress f <b> 3 is applied from the mounting member 51 toward the inside of the fitting portion 35 with respect to the fitting portion 35, as shown in FIG. The stress f3 is transmitted through the flange 38, and the stress f4 applied to the side surface 32 toward the outside is generated.

このように、側面32に応力f2、f4がかかることにより、この応力f2、f4が基点52から側面32を伝達し、歪検出素子37が設けられた平坦部36を変形させると、歪検出素子37に常に歪みがかかっている状態になるため、圧力センサ30の圧力の検出精度が低下する。   As described above, when the stresses f2 and f4 are applied to the side surface 32, the stresses f2 and f4 are transmitted from the base point 52 to the side surface 32 and the flat portion 36 provided with the strain detection element 37 is deformed. Since 37 is always in a state of being distorted, the pressure detection accuracy of the pressure sensor 30 is lowered.

ここで、本発明の一実施の形態における圧力センサ30は、底面31から第1の部分39までの第1の高さL1を底面から第2の部分40までの第2の高さL2よりも距離L高い構成としていることにより、図9に示すような第1の高さと第2の高さが等しい従来の圧力センサに比べ、距離Lだけ歪検出素子37から基点52までの距離が長くなる。これにより、本発明の一実施の形態の圧力センサ30は距離Lだけ従来の圧力センサに比べて歪検出素子37への歪みの伝達を抑制することができる。   Here, in the pressure sensor 30 according to the embodiment of the present invention, the first height L1 from the bottom surface 31 to the first portion 39 is set higher than the second height L2 from the bottom surface to the second portion 40. By adopting a configuration in which the distance L is high, the distance from the strain detection element 37 to the base point 52 is increased by the distance L compared to a conventional pressure sensor having the same first height and second height as shown in FIG. . As a result, the pressure sensor 30 according to the embodiment of the present invention can suppress the transmission of strain to the strain detection element 37 by a distance L as compared with the conventional pressure sensor.

また、本発明の一実施の形態の圧力センサ30は、底面31から第2の部分40までの第2の高さL2は底面31から第3の部分41までの第3の高さL3よりも低くなっていることにより、フランジ38の第2の部分40の剛性がフランジ38の第3の部分41の剛性よりも高くなっており、応力f1、f3がフランジ38を伝達するときに、第2の部分40と第3の部分41の剛性が異なることにより、第2の部分40に外側に向かって応力がかかる。これにより、第2の部分40で基点52への伝達応力が吸収されるため、基点52にかかる応力f2、f4が低減される。このため、圧力センサ30を取付け部材51に圧入するときの歪検出素子37への伝達歪みを低減することができる。   In the pressure sensor 30 according to the embodiment of the present invention, the second height L2 from the bottom surface 31 to the second portion 40 is greater than the third height L3 from the bottom surface 31 to the third portion 41. Since the rigidity of the second portion 40 of the flange 38 is higher than the rigidity of the third portion 41 of the flange 38 due to the reduction, the stresses f1 and f3 are transmitted to the flange 38 when the stresses f1 and f3 are transmitted. Due to the difference in rigidity between the portion 40 and the third portion 41, stress is applied to the second portion 40 toward the outside. Thereby, since the transmission stress to the base point 52 is absorbed by the second portion 40, the stresses f2 and f4 applied to the base point 52 are reduced. For this reason, it is possible to reduce transmission distortion to the strain detection element 37 when the pressure sensor 30 is press-fitted into the mounting member 51.

また、本発明の一実施の形態における歪検出素子37にかかる応力を測定したところ、従来の構造における歪検出素子にかかる応力に対して95.5%低減できており、本発明の一実施の形態により歪検出素子37への伝達歪を低減することができたことが確認された。   Further, when the stress applied to the strain detecting element 37 in one embodiment of the present invention was measured, it was reduced by 95.5% with respect to the stress applied to the strain detecting element in the conventional structure. It was confirmed that the distortion transmitted to the strain detecting element 37 could be reduced depending on the form.

また、本発明の一実施の形態において、圧力センサ30は厚肉部34を備え、この厚肉部に平坦部36を形成して素子を実装していることにより、圧力センサ30を取付けやすくなり、さらに、切削量が低減できるため、より安価に圧力センサ30を組み立てることができる。   Further, in one embodiment of the present invention, the pressure sensor 30 includes the thick portion 34, and the flat portion 36 is formed on the thick portion to mount the element, thereby making it easy to attach the pressure sensor 30. Furthermore, since the cutting amount can be reduced, the pressure sensor 30 can be assembled at a lower cost.

また、図5に示すように厚肉部34を歪検出素子37とフランジ38の間に設けてもよい。このような構成とすることにより、伝達歪は容器33の表面を伝達するため、基点から歪検出素子37までの距離を長くすることができるため、さらに伝達歪を低減することができる。   Further, as shown in FIG. 5, a thick portion 34 may be provided between the strain detection element 37 and the flange 38. By adopting such a configuration, since the transmission strain is transmitted through the surface of the container 33, the distance from the base point to the strain detection element 37 can be increased, so that the transmission strain can be further reduced.

なお、本発明の一実施の形態において、歪検出素子37は平坦部36に設けられているが、底面31に設けられてもよい。   In the embodiment of the present invention, the strain detection element 37 is provided on the flat portion 36, but may be provided on the bottom surface 31.

本発明の圧力センサは、感度が高く特性の向上した圧力センサの加工精度を向上させることができるという効果を有するため、特に、各種制御機器や自動車エンジン制御、サスペンション制御などに使用される圧力センサにおいて有用である。   The pressure sensor of the present invention has an effect that the processing accuracy of the pressure sensor having high sensitivity and improved characteristics can be improved, and therefore, the pressure sensor used for various control devices, automobile engine control, suspension control, etc. Useful in.

30 圧力センサ
31 底面
32 側面
33 容器
34 厚肉部
35 嵌合部
36 平坦部
37 歪検出素子
38 フランジ
39 第1の部分
40 第2の部分
41 第3の部分
42 第1の振動子
43 第1の駆動部
44 第1の検出部
45 第2の振動子
46 第2の駆動部
47 第2の検出部
48 配線パターン
49 処理回路
50 孔
51 取付け部材
52 基点
30 Pressure sensor 31 Bottom surface 32 Side surface 33 Container 34 Thick part 35 Fitting part 36 Flat part 37 Strain detecting element 38 Flange 39 First part 40 Second part 41 Third part 42 First vibrator 43 First Drive unit 44 first detection unit 45 second vibrator 46 second drive unit 47 second detection unit 48 wiring pattern 49 processing circuit 50 hole 51 mounting member 52 base point

Claims (7)

底面と高さ方向に延在した側面を有する筒状の容器と、
前記底面または前記側面に設けられた前記容器にかかる圧力を検出する歪検出素子を有し、
前記容器は、前記底面の反対側に設けられた嵌合部と、前記嵌合部と前記歪検出素子との間に設けられたフランジを有し、
前記フランジは前記側面と接する第1の部分と前記第1の部分より外側に位置する第2の部分を有し、
前記底面から前記第1の部分までの第1の高さは前記底面から前記第2の部分までの第2の高さよりも高いことを特徴とする圧力センサ。
A cylindrical container having a bottom surface and a side surface extending in the height direction;
A strain detecting element for detecting pressure applied to the container provided on the bottom surface or the side surface;
The container has a fitting portion provided on the opposite side of the bottom surface, and a flange provided between the fitting portion and the strain detection element,
The flange has a first portion in contact with the side surface and a second portion located outside the first portion;
The pressure sensor according to claim 1, wherein a first height from the bottom surface to the first portion is higher than a second height from the bottom surface to the second portion.
前記フランジは前記第2の部分よりも外側に位置する第3の部分を有し、
前記底面から前記第3の部分までの第3の高さは前記第2の高さよりも高いことを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。
The flange has a third portion located outside the second portion;
2. The pressure sensor according to claim 1, wherein a third height from the bottom surface to the third portion is higher than the second height.
前記側面は厚肉部と薄肉部を有し、
前記薄肉部の前記高さ方向と直交する方向の厚みは、前記厚肉部の厚みより薄いことを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。
The side surface has a thick part and a thin part,
The pressure sensor according to claim 1, wherein a thickness of the thin portion in a direction orthogonal to the height direction is smaller than a thickness of the thick portion.
前記厚肉部が前記歪検出素子と前記フランジの間に設けられたことを特徴とする請求項3に記載の圧力センサ。 The pressure sensor according to claim 3, wherein the thick portion is provided between the strain detection element and the flange. 前記歪検出素子は、
第1の振動子と、
前記第1の振動子を駆動する第1の駆動部と、
前記第1の振動子の固有振動数の変化に応じた信号を出力する第1の検出部を有していることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。
The strain detecting element is
A first vibrator;
A first drive unit for driving the first vibrator;
The pressure sensor according to claim 1, further comprising a first detection unit that outputs a signal corresponding to a change in the natural frequency of the first vibrator.
前記歪検出素子は、
第2の振動子と、
前記第2の振動子を駆動する第2の駆動部と、
前記第2の振動子の固有振動数の変化に応じた信号を出力する第2の検出部を有し、
前記第2の振動子は前記第1の振動子と略直交する方向に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。
The strain detecting element is
A second vibrator;
A second drive unit for driving the second vibrator;
A second detector that outputs a signal according to a change in the natural frequency of the second vibrator;
The pressure sensor according to claim 1, wherein the second vibrator is formed in a direction substantially orthogonal to the first vibrator.
前記歪検出素子は、
前記第1の検出部と前記第2の検出部から出力された信号に基づいて前記振動子の振動数の変化を検出する処理回路を有し、
前記処理回路の検出結果に基づいて歪を検出することを特徴とする請求項6に記載の圧力センサ。
The strain detecting element is
A processing circuit that detects a change in the vibration frequency of the vibrator based on signals output from the first detection unit and the second detection unit;
The pressure sensor according to claim 6, wherein distortion is detected based on a detection result of the processing circuit.
JP2013087163A 2013-04-18 2013-04-18 Pressure sensor Pending JP2014211342A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013087163A JP2014211342A (en) 2013-04-18 2013-04-18 Pressure sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013087163A JP2014211342A (en) 2013-04-18 2013-04-18 Pressure sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014211342A true JP2014211342A (en) 2014-11-13

Family

ID=51931207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013087163A Pending JP2014211342A (en) 2013-04-18 2013-04-18 Pressure sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014211342A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017221631A (en) * 2016-06-10 2017-12-21 任天堂株式会社 Game controller
KR102157562B1 (en) * 2019-05-29 2020-09-18 대양전기공업 주식회사 Coupling having two steps of sealing structure
US10864436B2 (en) 2016-06-10 2020-12-15 Nintendo Co., Ltd. Game controller
US11224800B2 (en) 2016-06-10 2022-01-18 Nintendo Co., Ltd. Game controller
US11400365B2 (en) 2016-06-10 2022-08-02 Nintendo Co., Ltd. Game controller

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017221631A (en) * 2016-06-10 2017-12-21 任天堂株式会社 Game controller
US10864436B2 (en) 2016-06-10 2020-12-15 Nintendo Co., Ltd. Game controller
US11224800B2 (en) 2016-06-10 2022-01-18 Nintendo Co., Ltd. Game controller
US11400365B2 (en) 2016-06-10 2022-08-02 Nintendo Co., Ltd. Game controller
US11826641B2 (en) 2016-06-10 2023-11-28 Nintendo Co., Ltd. Game controller
KR102157562B1 (en) * 2019-05-29 2020-09-18 대양전기공업 주식회사 Coupling having two steps of sealing structure
WO2020241992A1 (en) * 2019-05-29 2020-12-03 대양전기공업 주식회사 Coupling having two-stage sealing structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2014211342A (en) Pressure sensor
KR101247087B1 (en) Piezoelectric vibration type force sensor
JP2010281641A (en) Mechanical quantity sensor and method for manufacturing mechanical quantity sensor
US20160252418A1 (en) Microfused silicon strain gauge (msg) pressure sensor package
JP2008232886A (en) Pressure sensor
CN104204844A (en) Ultrasonic sensor and method for measuring an object distance
KR101573367B1 (en) Piezoresistive typed ceramic pressure sensor
JP2017083361A (en) Inertial force sensor
US20150253349A1 (en) Acceleration sensor
EP2639564A1 (en) Pressure sensor
JP5445384B2 (en) Air flow measurement device
JP2006234462A (en) Inertial sensor
JP2015083940A (en) Pressure detection device and intake pressure measuring device using the same
JP6131783B2 (en) Semiconductor device
JP2010230401A5 (en)
JP6392679B2 (en) Gas sensor
JP5729231B2 (en) Angular velocity sensor device and manufacturing method thereof
JP5003161B2 (en) Acceleration detection unit
JP2016102649A (en) Strain detector
JP2016070764A (en) Physical amount sensor
JP6115507B2 (en) Pressure sensor
JP6201887B2 (en) Pressure sensor
WO2014112350A1 (en) Pressure sensor
JP2008170166A (en) Acceleration detection unit and acceleration sensor
JP2012173006A (en) Pressure detection apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20141021

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20150225